《创新课堂》第3章第3节 DNA的复制 课件-高中生物学必修2（人教版）同步讲练测

(共60张PPT)
第3节　DNA的复制
[课标内容]
1．运用结构与功能观，说出DNA分子复制的过程。　2.采用假说—演绎法，理解DNA分子复制方式及特点。　3.分析DNA半保留复制的实验，认同在探究过程中开展合作的必要性。
课前 自主预习
PART
01
第一部分
一、DNA半保留复制的实验证据
1．实验材料：____________。
2．实验技术：____________技术和离心技术。
　　　　　　　　　　　密度梯度离心而非差速离心
大肠杆菌
同位素标记
3．实验原理
底
居中
上
4.实验过程
DNA
居中
半保留
亲代DNA
间期
两条链
(2)合成子链
①模板：解开后的两条母链。
②原料：游离的4种________________。
③酶： ____________等。
(3)重新螺旋
每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
半保留
双螺旋结构
碱基互补配对
偶尔出现碱基互补配对发生差错，从而产生基因突变
(1)沃森和克里克用显微镜发现了DNA的双螺旋结构，并提出了DNA半保留复制的假说。(　　)
提示：沃森和克里通过DNA衍射图谱构建出模型，并提出了DNA半保留复制的假说。
(2)科学家利用了同位素标记和密度梯度离心技术探究DNA的复制方式。(　　)
(3)植物细胞的线粒体和叶绿体中也可发生DNA的复制。(　　)
×
√
√
(4)DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，解开双链。(　　)
(5)DNA复制的特点是半保留复制和边解旋边复制。(　　)
(6)DNA聚合酶催化碱基对之间氢键的连接。(　　)
提示：DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸与DNA链上的脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的连接。
√
√
×
【知识框架】
课堂 合作探究
PART
02
第二部分
核心点一　对DNA复制的推测及实验验证

科学家在研究DNA的复制方式时，提出了两种复制模式：全保留复制和半保留复制(如下图所示)。请回答下列问题：
(1)要在实验中直观地标记母链和子链，应采取怎样的方法？可标记什么元素？
提示：同位素标记法。可标记C、H、O、N、P元素。
(2)实验开始时，为什么要用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代？
提示：普通的大肠杆菌体内的N都是14N，用含有 15NH4Cl 的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖多代，使大肠杆菌的DNA都是15N标记的。
(3)亲代大肠杆菌的DNA是用15N标记的，放在含有 14NH4Cl 的普通培养液中进行培养。
①繁殖一代后取出，第一代只出现一条居中的DNA带，这个结果排除了哪种复制方式？第二代出现了中带和轻带两条条带，说明什么？
②假如DNA的复制方式为全保留复制，连续培养两代后实验的结果又会是怎样的？
提示：①全保留复制。说明DNA的复制方式为半保留复制。
②1/4重带(15N/15N—DNA)、3/4轻带(14N/14N—DNA)。
早期推测的DNA三种复制方式图解
√
1．把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌，转移到含重氮(15N)环境中培养相当于复制一次的时间，然后放回原环境相当于连续复制两次的时间后，细菌DNA组成分析结果是(　　)
A．3/4轻氮型、1/4中间型
B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2中间型、1/2重氮型
D．1/2轻氮型、1/2中间型
解析：含14N的一个细菌，转移到含重氮15N环境中培养复制一次的时间，由半保留复制特点可知，所形成的子代中每个DNA分子都是中间型；再放回原环境中培养复制两次的时间后共形成8个DNA分子，而含 15N 标记的DNA链只有两条，所以子代有1/4中间型、3/4轻氮型。
2．(教材P54“思考·讨论”改编)下图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述错误的是(　　)
A．通过比较试管①和②的结果可以否定DNA复制为全保留复制
B．该实验运用了密度梯度离心法和同位素标记技术
C．试管③中b带的DNA的两条链均含 有14N
D．不能用噬菌体代替大肠杆菌进行该实验
√
解析：比较试管①和②的结果，DNA分别为全重和全中，半保留复制和分散复制的子一代DNA都是全中，所以可以否定DNA复制为全保留复制，A正确；
由题图可知，本实验采用了同位素标记技术和密度梯度离心法，B正确；
试管③中b带为中带，该处的DNA分子的两条链中一条链含有14N、一条链含有15N，C错误；
该实验不能用噬菌体代替大肠杆菌，因为噬菌体没有独立的代谢功能，必须寄生在活细胞中才能生存，因此不能完成该实验，D正确。
核心点二　DNA分子的复制过程

[探究1] 下图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图回答相关问题：
(1)说出图中酶①和酶②的名称。
(2)图示过程主要发生在什么时期？
(3)据图可知，酶②使两条子链从5′端到 3′端，还是从3′端到5′端进行合成？
提示：(1)酶①为解旋酶；酶②为DNA聚合酶。
(2)细胞分裂前的间期。
(3)从5′端到3′端进行合成。
[探究2] 下列为DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“ ”表示时间顺序。
(1)据图比较大肠杆菌和哺乳动物DNA分子复制的异同点。
①相同点：__________________________。
②不同点：____________________________。
(2)C图与A图、F图与D图相同，C、F能被如此准确地复制出来，原因是什么？
提示：(1)①均是边解旋边复制，均是双向复制　②大肠杆菌是单起点复制；哺乳动物是多起点复制
(2)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了DNA分子复制能够准确地进行。
1．DNA的复制往往是从多个起点同时进行的，如下图所示：
(1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。
(2)DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。
2．DNA的半不连续复制
(1)DNA的半不连续复制模型
①DNA半保留复制时，DNA的两条链都能作为模板，同时合成两条新的互补链。DNA的两条链是反向平行的，但是，生物体内所有已知的DNA聚合酶只能催化5′→3′方向的延伸。
②为了探究DNA在复制时两条链能够同时作为模板合成其互补链这个问题，日本学者冈崎等人提出了DNA的半不连续复制模型(如下图所示)，以图中b链为模板时，最终合成的互补链实际上是由许多沿5′→3′方向合成的DNA片段连接起来的。
(2)前导链和后随链的复制特点
①DNA复制过程中，当以a链为模板时，DNA聚合酶可以沿5′→3′方向连续合成新的互补链，这条新的互补链称为前导链。
②当以b链为模板时，DNA聚合酶也是沿 5′→3′方向合成新链片段，但是与前导链的复制方向正好相反，待复制叉向前移动相应的距离后，DNA聚合酶又重复这一过程，随着复制叉的移动会形成许多不连续的片段，这些片段被称为冈崎片段，最后这些冈崎片段在DNA连接酶的作用下被连接成一条完整的子链，这条子链称为后随链。
③在生物细胞中，这种前导链的连续复制和后随链的不连续复制是普遍存在的，称为DNA分子的半不连续复制。
1．(2024·广东珠海高一检测)下列有关DNA复制的叙述，错误的是(　　)
A．DNA复制可发生在真核细胞有丝分裂前的间期
B．DNA复制时所需要的原料是脱氧核苷酸，且消耗ATP
C．DNA复制时，氢键的形成和断裂均需要酶的催化
D．DNA通过复制保持了亲代和子代细胞中遗传信息的连续性
解析：DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。
√
2．(教材P55图3－10改编)下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，据图分析错误的是(　　)

A．酶①和酶②均作用于氢键
B．该过程发生在细胞分裂前的间期
C．酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶
D．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
√
解析：酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；
题图所示为DNA分子复制过程，该过程可发生在细胞分裂前的间期，B正确；
酶①能使双链打开，为解旋酶，酶②能催化子链合成，为DNA聚合酶，C正确；
DNA复制的特点之一是边解旋边复制，D正确。
核心点三　DNA复制的相关计算

某DNA分子中，含有p个碱基对，其中腺嘌呤有q个，将该DNA分子用 15N标记，其复制所需原料含 14N，其连续复制n次。过程如下图所示，探究并填写以下内容：
(1)DNA分子数
子代DNA分子数 2n
含15N的DNA分子数 2
含14N的DNA分子数 ________
只含14N的DNA分子数 ________
2n
2n－2
(2)脱氧核苷酸链
子代DNA中脱氧核苷酸链数 ________
含15N的脱氧核苷酸链数 ________
含14N的脱氧核苷酸链数 ________
2n＋1
2
2n＋1－2
(3)消耗脱氧核苷酸
消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸数 ________
消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数 ______________
(2n－1)q
(2n－1)(p－q)
1．在DNA复制中，无论复制几次，含亲代DNA脱氧核苷酸链的子代DNA分子中都只有两个，亲代脱氧核苷酸链也只有两条。
2．复制n次和第n次复制的区别：复制n次是从第1次到第n次复制的总和，第n次复制仅指第n次的这一次复制。
√
1．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖4代，a、b、c为3 种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图所示，这3种DNA分子的比例正确的是(　　)
解析：假设亲代DNA分子为n个，则繁殖4代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N 的DNA分子为0个，同时含14N和15N的DNA分子有2n个，只含14N 的DNA分子有14n个，它们呈现的比例为D图所示。
√
2.将某种细菌在含有 3H 胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上培养一段时间，检测发现细菌的拟核中含有两种类型的DNA分子(如图所示)，虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链。下列说法正确的是(　　)
A.细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为乙类型
B．细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子为甲、乙两种类型，比例为3∶1
C．细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性的脱氧核苷酸链的数目为2n－2条
D．若该细菌拟核DNA含有的碱基数目为m，其中胸腺嘧啶的数目为a，则第n次复制需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为2n－1×[(m－2a)/2]个
解析：根据题意可知，细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为甲类型，A错误；
细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子有8个，其中有2个为甲类型，因此甲、乙两种类型的比例为1∶3，B错误；
细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性的脱氧核苷酸链的数目为2n×2－2＝2n＋1－2条，C错误；
若该细菌拟核DNA含有的碱基数目为m，其中胸腺嘧啶的数目为a，则第n次复制需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为2n－1×[(m－2a)/2]个，D正确。
画图法解决染色体和DNA复制的问题
第一步：画出含有染色体的细胞图，并画出相应染色体上的DNA分子。
第二步：用不同颜色区分特殊链或将有关信息标在线段上。如下图所示：
第三步：与题结合，处理问题，必须分清含有同位素标记的是DNA的单链还是双链。　
随堂 效果检测
PART
03
第三部分
√
1．将15N标记的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养液中繁殖1代，将子代大肠杆菌DNA离心。依据半保留复制的假说，能正确表示离心后试管中DNA位置的图示为(　　)
解析：由于DNA的复制是半保留复制，将15N标记的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养液中繁殖1代，得到的子代大肠杆菌的DNA中，一条链是原来的母链，含15N标记，另一条链是新合成的含14N的链，D符合题意。
2．(2024·江苏南通高一期末)DNA通过复制将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。下图为DNA复制过程示意图，下列相关叙述正确的是(　　)

A.DNA分子中每个磷酸基团均连接2个脱氧核糖
B．酶1为解旋酶，能催化双链间氢键的断裂与形成
C．酶2为DNA聚合酶，沿母链的5′→3′方向移动
D．边解旋、边配对可以减少DNA复制的差错
√
解析：在链状DNA分子中，绝大多数磷酸基团都连接2个脱氧核糖，但是5′端的磷酸基团连接1个脱氧核糖，A错误；
酶1为解旋酶，催化的是双链间氢键的断裂，B错误；
酶2为DNA聚合酶，沿母链的3′→5′方向移动，C错误；
边解旋、边配对可以减少DNA复制的差错，D正确。
3．(教材P56“概念检测”T3改编)某DNA分子一条链被15N标记，另一条链被14N标记，下列说法错误的是(　　)
A．该DNA分子复制时，DNA聚合酶与解旋酶的作用部位不同
B．将此DNA分子放在含14N的培养液中复制两次，子代中含 14N 的DNA分子占100%
C．将此DNA分子放在含15N的培养液中复制三次，子代中含14N的DNA分子占1/4
D．若该DNA分子含有200个A，则该DNA分子复制三次需要消耗1 400个T
√
解析：该DNA分子复制时，DNA聚合酶作用于磷酸二酯键，解旋酶作用于氢键，两者的作用部位不同，A正确；
某DNA分子一条链被 15N 标记，另一条链被14N标记，DNA复制方式是半保留复制，将此DNA分子放在含14N的培养液中复制两次，得到4个DNA分子，其中1个DNA分子一条链含15N，另一条链含14N，其余3个DNA分子两条链都含14N，因此子代中含14N的DNA分子占100%，B正确；
将此DNA分子放在含15N的培养液中复制三次，得到8个DNA分子，其中1个DNA分子一条链含15N，另一条链含14N，其余7个DNA分子两条链都含 15N，子代中含14N的DNA分子占1/8，C错误；
若该DNA分子含有200个A，则T也有200个，因此该DNA分子复制三次需要消耗(23－1)×200＝1 400个T，D正确。
4.某DNA分子片段中共含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用 15N同位素标记过的4种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲所示结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙所示结果。下列有关分析正确的是(　　)
A．X层与Y层中DNA分子质量比大于1∶3
B．Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3 600个
C．第2次复制结束时，含14N的DNA分子 占1/2
D.W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1
√
解析：据题干分析可知，X层为2个含有14N和15N 的DNA分子，Y层为6个只含15N的DNA分子，因此X层与Y层中DNA分子质量比小于1∶3，A错误；
Y层为6个只含15N的DNA分子，一个DNA分子中含有鸟嘌呤450个，则Y层中含15N标记的鸟嘌呤共有450×6＝2 700(个)，B错误；
DNA进行半保留复制，第2次复制结束，得到的4个DNA分子中有2个含有14N，因此含14N的DNA分子占 1/2，C正确；
W层有14条核苷酸链，Z层有2条核苷酸链，W层与Z层的核苷酸数之比是7∶1，D错误。
5．(教材P56“拓展应用”T2改编)下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列叙述错误的是(　　)

A．该细胞正处于细胞周期的分裂期
B．图中每一个复制泡的形成都需要解旋酶和能量
C.果蝇DNA复制有多个起点，但不同起点的起始时间不同
D．多个复制泡有利于提高复制速率
√
解析：据题图分析，DNA正在复制，该细胞正处于细胞周期的分裂间期，A错误；
复制泡为DNA正在进行复制的部分，复制需要解旋酶和能量，所以题图中每一个复制泡的形成都需要解旋酶和能量，B正确；
据题图可知，多个复制泡同时复制，果蝇DNA复制有多个起点，不同复制泡大小不同，说明起始时间不同，C正确；
多个复制泡同时复制，有利于提高复制速率，D正确。